TECNICAS DE AEROFOTOINTERPRETACION APLICADAS AL MAPEO EN GEOLOGIA REGIONAL ARGENTINA (Práctico 3 )

Al final de la página algunos ejemplos

Material de lectura recomendado

López Vergara, M.L., 1981 Manual de fotogeología 2. ed: (Sector A)526.98. L881

Ray, R. G. 1978. Aerial photographs in geologic interpretation and mapping. (Sector B) 550. R213

Lattman, L. H.; Ray, R. G.  1967. Aerial photographs in field geology. (Sector B) 778.3. L357

 

En la base de cualquier tipo de percepción tridimensional, se encuentran una serie de procesos  fisiológicos y psicológicos relacionados con la visión, que desembocan en la creación de una sensación de volumen y dota a los objetos de un aspecto sólido y los sitúa en un punto concreto del espacio.

En última instancia, la materia prima de estos procesos es la obtención de dos imágenes distintas de una misma escena por parte de los dos ojos. Estas imágenes son procesadas y comparadas por el cerebro, el cual acaba creando una sensación espacial.

Estos mecanismos se utilizan de forma inconsciente en todo momento, por lo que, en general, no nos damos cuenta de que estamos viendo en tres dimensiones. Sin embargo, cuando se trata de observar representaciones que estamos acostumbrados a ver planas (tales como cuadros, dibujos o fotografías), el efecto es enormemente llamativo.

Esta visión en tres dimensiones, también llamada visión estereoscópica o visión en relieve, resuta de la capacidad del sistema visual de dar aspecto tridimensional a los objetos a partir de las imágenes en dos dimensiones obtenidas en cada una de las retinas de los ojos.

Se trata de un estado de la visión que se produce cuando ambos ojos fijan su atención simultáneamente en un mismo objeto. La fusión automática de ambas imágenes crea una percepción única en la que es posible apreciar distancias, espesores, profundidades y dimensiones.

En la creación de estas sensaciones intervienen tanto aspectos de la visión monocular como de la  binocular, las cuales se suman y complementan.

Cada vez que se observa una escena o un objeto empleando para ello un solo ojo, se obtiene una imagen plana, bidimensional. Es lo que se denomina visión monocular.

En esta imagen, al igual que cuando vemos un cuadro o una fotografía, existen una serie de factores que, de una forma intuitiva, aportan información sobre aspectos tridimensionales como distancia o profundidad.

Pueden diferenciarse tres tipos distintos de mecanismos que actúan a nivel de la visión monocular para proporcionar información tridimensional, estos son mecanismos geométricos, el movimiento de paralaje, y mecanismos relacionados con la musculatura ocular.

La vision de imágenes tridimensionales se basa en la observación por parte de ambos ojos de dos imágenes ligeramente distintas de una misma realidad.

La forma que primeramente se ideó, y que constituye la técnica más sencilla y accesible de mostrar imágenes tridimensionales, consiste en la presentación de parejas de imágenes (llamados pares estereoscópicos, estereogramas de imagen doble, o simplemente estereogramas) que observadas una con cada ojo proporcionan una visión tridimensional del sujeto o escena que reproducen.

La forma de crear estos pares, así como alguno de los múltiples métodos descritos a lo largo de la historia para su observación, se describen en páginas posteriores. Igualmente se dan algunas indicaciones sobre como construir algunos aparatos sencillos, denominados estereoscopios o estereóscopos, para la visualización de los mismos.

Autoestereoscopia
No obstante, antes de continuar es conveniente que aprendas a ver los pares sin ayuda de ningún aparato para poder seguir los ejemplos que ilustran el texto.

Debajo de estas líneas aparecen una serie de figuras con las que podrás practicar hasta lograr un completo dominio de la autoestereoscopia (visión de esterogramas sin ayuda de ningún artefacto).

Algunos ejemplos revisten especial dificultad, por lo que puede ser aconsejable dejarlos de lado momentáneamente hasta adquirir mayor hábito. Ocasionalmente se plantearán algunas preguntas y se darán indicaciones para que puedas comprobar tus progresos.

Antes de comenzar es necesario señalar que, si observas las ilustraciones en la pantalla del ordenador, es importante que el tamaño de las imágenes no exceda los 11 ó 12 cm, ya que de lo contrario se dificulta la observación.

Si el tamaño es mayor, aumenta la resolución del monitor o imprime los gráficos en papel.

Relájate
Hay que tener en cuenta que para algunas personas puede resultar un poco dificultoso el aprendizaje, pero con un poco de paciencia y siguiendo los consejos que se dan, dominarás la técnica en breve tiempo.

La base fundamental para la correcta visualización es relajarse y seguir las instrucciones. En menos de 30 minutos conseguirás ver en tres dimensiones sin emplear ningún artefacto.

Ejes oculares paralelos
Como siguiente indicación, señalar que es imprescindible que cada ojo reciba la imagen que le corresponde.

En visión libre (sin lentes ni estereoscopios), hay dos posibilidades, mirar con los ojos paralelos o cruzar la mirada. En esta web hemos decidido emplear el sistema de visión paralela por considerar que es de más ámplia aplicación.

Para ello hay que situar los ejes oculares de forma paralela, es decir, como si se estuviese mirando el horizonte lejano.

Puede conseguirse imaginando que estamos mirando un objeto por detrás del estereograma, como la parte trasera de la pantalla del ordenador.

Centrarse en las imágenes
A continuación, sin mover la mirada, nos concentramos en las imágenes hasta que coincidan en la parte central. En ese momento, se produce la fusión de las mismas dando una sola percepción que se mostrará claramente en relieve.

Para iniciar la serie de estereogramas destinado al aprendizaje de la autoestereoscopia por parte de aquellos que aún no la dominen, presentamos la siguiente figura. Se trata de un estereograma clásico que fue ideado en el siglo XIX por Panum.

Representa las condiciones mínimas para que se de la percepción de la profundidad estereoscópica y se conoce como caso limitante de Panum.

Se trata de un ejemplo más bien anecdótico, y en él puede resultar de cierta dificultad apreciar la profundidad por parte de los recién iniciados en la visualización de estereogramas. Por lo tanto, es aconsejable no dedicarle demasiado tiempo y continuar con los siguientes ejemplos.

 

Caso limitante de Panum.

Requerimientos mínimos para la percepción de profundidad estereoscópica.

El significado de este par se recoge, visto en planta, en la parte inferior de la figura.

Se trataría de dos pilares o varillas verticales (P1 y P2) que quedarían alineadas con el ojo izquierdo, que solamente vería la más cercana, mientras el ojo derecho vería las dos.

Las líneas F representan dos fotografías que recogerían la escena según es percibida por cada ojo, y cuya composición daría el estereograma de la parte superior de la figura.

 

 

 

La figura inferior parece ser una representación excesivamente simplista e infantil de una noche estrellada. Observando el estereograma en visión binocular adquiere una nueva dimensión que lo hace sensiblemente más atractivo y complicado.

Todas las estrellas aparecen a diferentes distancias del observador sobre planos paralelos al dibujo a excepción de una de ellas, la cual se sitúa sobre un plano oblicuo, ¿ya sabes de que estrella se trata?, ¿hacia donde se inclina el plano que contiene dicha estrella?.

 
 

 

Veo muchas imágenes
Cuando se produce la fusión correcta de las imágenes, a los lados de la imagen estereoscópica aparecen otras dos imágenes monoscópicas que pueden despistar un poco.

Esto es debido a que las imágenes correspondientes a cada ojo no cubren todo su campo visual, de forma que cada ojo recibe las dos imágenes presentadas, de las que solamente se usa una en la reconstrucción tridimensional.

Este inconveniente puede solventarse hasta dominar un poco la autoestereoscopia colocando entre las dos imásgenes del par una catulina.

De este modo, cada ojo solamente recibe la imagen que le corresponde, y desaparecen las monoscópicas.

No veo nada en tres dimensiones
Si es la primera vez que intentas ver estereogramas de este modo, o si nunca has conseguido ver ninguno de ninguna forma, no es nada raro que aún no lo veas bien.
Relájate y sigue leyendo.

Practicar con dedos
La principal dificultad del procedimiento, por lo cual se requiere cierta práctica, estriba en que los ojos están alineados como si se observase un objeto lejano mientras que han de enfocar una imagen que se encuentra a poca distancia.

Adicionalmente, cada ojo ha de concentrarse en la percepción de la imagen que le corresponde. Puedes practicar empleando una sencilla técnica que te dará mayor libertad.

Se coloca un dedo índice en posición vertical a la altura de los ojos, a unos treinta centímetros, y se fija la vista en algún objeto situado por detrás, preferiblemente a una distancia de un metro o mayor.

En tal situación se aprecian dos imágenes transparentes del dedo, una por cada ojo. Colocando el otro dedo índice paralelo al anterior y a la misma distancia, se observan cuatro imágenes, dos por cada dedo.

Si movemos un dedo hasta que coincidan las dos imágenes centrales, aparece una imagen central opaca y dos transparentes a ambos lados de la misma. La imagen central corresponde con la imagen tridimensional de los pares estereoscópicos, y las transparentes con las imágenes monoscópicas asociadas que hemos comentado.

No te acerques demasiado
Como hemos dicho más arriba, la principal dificultad es que los ojos se alinean como si mirásemos lejos mientras que el estereograma está cerca.

Si hacemos que el estereograma quede también lejos, la dificultad será menor. Para la visión de los estereogramas hemos de situarnos a unos cuarenta centímetros de los mismos, y si es más, mejor.

Presta atención a elementos destacados
Para facilitar que los ejes oculares se alineen correctamente, tras fijar la mirada en un punto imaginario por detrás del estereograma, puede centrarse la atención en algún elemento claramente distinguible del resto hasta conseguir que se unan en el centro.

Una vez fusionado este elemento, el resto de la imágen lo hará poco a poco. El siguiente estereograma es de fácil visualización y presenta un acusado efecto estereoscópico. Puedes prestar atención al punto rojo del centro.

 
  Este estereograma pone de manifiesto que las variaciones en la percepción de las distancias están en relación con diferencias entre la posición relativa de los objetos en la horizontal (diferencias de paralaje).  

Más dedos índices
Si todo lo anterior no resulta suficiente, se pueden colocar los dedos índices justo por debajo de un elemento llamativo en las dos imágenes.

Centramos la atención en los dedos hasta que consigamos hacerlos coincidir.

En ese momento, desplazando la atención a los elementos señalados, estos han de aparecer enpercepción tridimensional. Progresivamente se irá percibiendo en tres dimensiones el resto del par.

En la siguiente figura el motivo representado está duplicado, y tiende a fundirse el árbol derecho de la imagen izquierda con el izquierdo de la figura derecha. Esto hace que puedan aparecer cinco árboles en vez de los seis que han de aparecer para ver correctamente el par.

Si ves cinco árboles y el central rodeado de un rectángulo (o si estás usando una cartulina entre las figuras y ves tres árboles), no estás contemplando el par adecuadamente.

En esta situación puede ser de utilidad emplear los dedos como guías, pero puede ser de mayor eficacia centrarse en la fusión del marco, o tapar uno de los árboles en las dos ilustraciones con sendos dedos. En este último caso, una vez fusionado el árbol visible se descubre el otro para contemplar la escena completa en visión binocular.

Una vez conseguido, se aprecia con claridad que, a pesar de que en visión monocular los árboles tienen el mismo tamaño, en la reconstrucción estereoscópica, uno de ellos, el que aparece más lejano en el espacio, es mucho mayor que el otro. Ahora podrás responder a esta pregunta ¿qué árbol aparenta mayor tamaño?.

 
 

Ilustra como objetos del mismo tamaño aparente son interpretados por el cerebro como de distinta talla en función de la distancia a que se encuentren.

Similarmente, para objetos de tamaño conocido, interpreta a la distancia en que se encuentran en función del tamaño aparente con que se observan.

 

Enhorabuena
Creo que ya has visto algo, al menos durante alguna décima de segundo.

Los dos estereogramas que aparecen seguidamente son de fácil visualización y su estructura es similar.

En el primero de ellos puedes prestar atención a un aspecto que posiblemente ya has observado, y es que los marcos de las figuras, en visión estereoscópica, quedan englobados en la percepción tridimensional, apareciendo en un punto concreto del espacio.

En este caso queda a la misma distancia que el segundo champiñón más grande. Más adelante incidimos en esta circunstancia, ya que tiene cierta importancia en el acabado de los pares e incluso en la toma de fotografías estereoscópicas.

 
 

Nótese que el marco de la imagen pasa a ser un objeto tridimensional con una localización espacial precisa.

 

                 

En estas dos imágenes, al igual que en la de más arriba, los objetos se ven totalmente planos y paralelos a la página en que están dibujados pero a diferente distancia unos de otros.

Aparentemente se ven en tres dimensiones, esto es así por la participación de mecanismos propios de la visión monocular como la distribución de luces y sombras y el recurso a la memoria.

Cada elemento de la imagen derecha es una réplica exacta del de la izquierda. La diferente distancia a que aparecen se debe a la distinta separación horizontal existente entre ellas en uno y otro dibujo.

 
                 
 

Las figuras de cada atleta son planas ya que sus imágenes son idénticas.

La diferencia en las distancias a que se observan se producen por la desigual separación entre ellas en ambas imágenes.

 
                 

Puntos de referencia
Si sigues sin conseguir la fusión, puedes recurrir a imprimir la página y pintar unos pequeños puntos por encima o por debajo de cada una de las dos láminas en posición centrada y a igual distancia de las mismas.

Es el sistema empleado en la siguiente figura. Una vez conseguida la fusión de los puntos, se desplaza la mirada a las imágenes y estas aparecen correctamente enfocadas.

El estereograma presentado seguidamente tiene mayor contraste de paralajes. Si no consigues apreciar el efecto tridimensional que produce, puedes observarlo desde más cerca, ya que de este modo se reduce el relieve de la imagen.

 
                 
 

La observación tridimensional de esta imagen puede resultar complicada.

Presta especial atención a la fusión del marco o de los puntos superiores y acércate a unos 25 cm para iniciar su contemplación.

                 

Para nota
La vusualización correcta del siguiente par estereoscópico garantiza el dominio de la autoestereoscopia.

Tiene una complicación textural considerable y los contornos son muy intrincados. Presta especial atención a la fusión del marco y/o los topos superiores, y podrás observarla sin demasiadas complicaciones.

El resultado estereoscópico simula una golondrina. Para poder comprobar que se observa correctamente, en el par inferior se representa la misma escena.

Este tipo de estereogramas se conocen como estereogramas de punto aleatorio, ya que los contornos que emplea el sistema visual no corresponden a objetos reales, sino que se originan por la repetición aleatoria de un pequeño elemento.

 
                 
 

Estereograma compuesto por la repetición aleatoria de un pequeño cuadrado.

Para su observación es aconsejable prestar atención a la fusión de los topos superiores o de los marcos.

 
                 


 

Estereograma que muestra la misma escena que el par superior con contornos normales.

Construcción de un estereoscopio de espejos

Es posible encontrar en el mercado diferentes modelos de estereoscopios de espejos, no obstante, indicaremos una sencilla forma de construcción.

Su fundamento estriba en conducir a cada ojo imágenes provenientes de fotografías de gran formato por medio de un sistema de cuatro espejos. La imagen es recogida desde un plano horizontal por espejos situados a 45º de este, y la refleja hacia otro espejo de menor formato, paralelo al primero, que, a su vez, refleja el haz luminoso hacia las pupilas del observador.

El modelo ilustrado en la figura permite observar fotografías de unos 30 X 30 centímetros. Si no se va a trabajar con formatos mayores de unos quince centímetros, puede ser suficiente con unos espejos laterales de 10 X 10.

Esquema de construcción de un estereoscopio de espejos visto desde su parte posterior.

Es importante no fijar definitivamente las piezas sin comprobar la correcta alineación de los espejos.

Igualmente, hay que asegurar que la nariz y barbilla del observador se alojan cómodamente junto al aparato en el momento de la observación.

 

 

Los espejos a emplear conviene que estén plateados superficialmente, ya que, de lo contrario, cada cara del espejo produce una imagen, con lo que el haz se desdobla finalmente en cuatro imágenes distintas que producen cierta incomodidad.

Para la creación de plantillas y máscaras de cara a la colocación de las fotografías del par, conviene conocer la separación efectiva que corresponde al estereoscopio. Esta distancia es la separación de los espejos laterales a la altura de los espejos centrales.

En sentido estricto, esta distancia depende de la distancia interpupilar del observador, por lo que la calibración del aparato debería realizarse para cada usuario, pero las diferencias son lo suficientemente pequeñas como para no tenerlo en consideración.

La cuantía de la separación efectiva puede determinarse sencillamente pintando puntos correspondientes en un folio observados por medio del estereoscopio.

Primeramente, se cierra un ojo y se dibuja un punto en el campo visual del ojo abierto, seguidamente, se abren los dos ojos y se dibuja otro punto en el campo visual del ojo antes cerrado coincidiendo con el primero. La distancia que separa ambos puntos es la separación efectiva correspondiente al aparato.

Es preferible realizar la operación indicada varias veces y obtener la media. La distancia finalmente obtenida, representa la separación a que han de encontrarse los puntos correspondientes más lejanos de las fotografías.

Dado que el modo de actuar de este estereoscopio es análogo al de un partidor de haz para la obtención simultánea de las dos imágenes de un par, es posible adaptarlo para este uso.

Para ello, es necesario que los espejos centrales se encuentren yuxtapuestos, por lo que estos han de poder desplazarse hasta la parte central del aparato. Esto puede realizarse desplazando los espejos sobre su plano de apoyo, o mediante el desplazamiento de los soportes.

La base estereoscópica, en este caso, coincide aproximadamente con la separación efectiva del estereoscopio. Si se desea emplear bases de otra magnitud, es necesario desplazar lateralmente los espejos exteriores.

Un instrumento mas sencillo, de facil construción, es el estereoscopio de lentes. Se puede fabricar utilizando viejos lentes de aumento (como los de tu abuela/o) a los que se les acopla un marco de alambre que sirvan de patitas. La desventaja es que solo permiten la observación estereoscopica en una franja limitada de la foto aérea y son difíciles de regular.

Estereoscopio de lentes, distancia interpupilar ajustable

 

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